Lehre, Forschung und Translation im Gloria Cube (GLC)
Das Labor- und Forschungsgeb?ude Gloria Cube (GLC) ist ein architektonischer Blickfang im Hochschulquartier und zugleich eine Adresse, an der sich ¨C in direkter N?he zum Universit?tsspital und zur Universit?t Z¨¹rich ¨C Lehre, Forschung und Wissenstransfer ganz um Gesundheit und Medizin drehen.
Der Gloria Cube der ETH Z¨¹rich befindet sich am Gloriarank im Hochschulquartier und ist ein modernes Labor- und Forschungsgeb?ude. Das Kubus-artige Geb?ude mit der charakteristischen Fassade aus Glasbausteinen bietet Raum f¨¹r die Labors und B¨¹ros von 16 Forschungsgruppen aus den Ó¢»ÊÓéÀÖn Gesundheitswissenschaften und Technologie (HEST) sowie Informationstechnologie und Elektrotechnik (ITET).
In unmittelbarer N?he zum Universit?tsspital Z¨¹rich (USZ) und der Universit?t Z¨¹rich (UZH) gelegen, unterst¨¹tzt das Geb?ude zudem die Translation ¨C also den Prozess, um wissenschaftliche Erkenntnisse in die medizinische Anwendung zu ¨¹berf¨¹hren. Zu diesem Zweck hat die ETH Z¨¹rich im GLC-Geb?ude eine Technologieplattform f¨¹r klinische Studien, die Digital Trial Intervention Plattform, eingerichtet.
F¨¹r die Ausbildung enth?lt das Geb?ude auch Seminarr?ume und ein innovatives Lernzentrum: das Skills Lab. Darin k?nnen Medizinstudierende grundlegende praktische F?higkeiten f¨¹r den ?rztlichen Berufsalltag erwerben und vertiefen.
Die Forschungsgruppen und Labors im GLC-Geb?ude sind:
Das Labor f¨¹r Human- und Sportphysiologie von Christina Spengler erforscht, wie der menschliche K?rper funktioniert und wie seine Organe als Ganzes zusammenspielen. Das Ziel ist die Erhaltung und Verbesserung von Gesundheit, Leistungsf?higkeit und Lebensqualit?t auf jedem Niveau. Daf¨¹r entwickelt das Team auch Ger?te und Methoden, sowie personalisierte Trainingsstrategien f¨¹r jedes Fitnesslevel, von Athlet:innen bis zu Patient:innen in der Rehabilitation. Ihr Wissen geben die Forschenden unter anderem in praktischen Untersuchungskursen mit j?hrlich ¨¹ber vierhundert Studierenden der Gesundheitswissenschaften, Pharmazeutischen Wissenschaften und Medizin weiter.
Das Labor f¨¹r Neuronale Bewegungskontrolle von Nicole Wenderoth erforscht, wie das menschliche Gehirn das Verhalten steuert und sich flexibel an unsere Umwelt anpasst. Dabei interessiert sich die Gruppe besonders daf¨¹r, wie das menschliche Gehirn neue Bewegungen erlernt und steuert, und wie es sich von Verletzungen erholt oder Degenerierung verlangsamt. Die Gruppe nutzt neuste Methoden wie Magnetresonanztomographie und nicht-invasive Hirnstimulation, um die Aktivit?ten des Gehirns zu untersuchen und zu beeinflussen. Zus?tzlich f?rdert die Gruppe, die Weiterentwicklung von Technologien in medizinische Innovationen.
Das Labor f¨¹r Bewegungsbiomechanik von Bill Taylor fokussiert auf das Verst?ndnis gesunder und kranker Bewegungsmuster des menschlichen K?rpers. Die Forscher des Teams untersuchen, wie die Bewegung mit den Kr?ften zusammenh?ngt, die in den Muskeln und auf die Gelenke wirken, sowie die damit verbundenen degenerativen Ver?nderungen, die bei Verletzungen und Krankheiten des Bewegungsapparats auftreten. Durch die gezielte Entwicklung und Anwendung hochentwickelter experimenteller und computergest¨¹tzter Techniken will die Gruppe ?rzt:innen bei der klinischen Entscheidungsfindung unterst¨¹tzen, um so bessere Behandlungsergebnisse zu erzielen.
Das Labor f¨¹r Orthop?dische Technologie von Stephen Ferguson forscht ¨¹ber Erkrankungen des Muskel-Skelett-Systems, die sowohl die individuelle Gesundheit betreffen als auch Wirtschaft und Gesellschaft. Dazu geh?ren Bandscheibendegeneration, R¨¹ckenschmerzen, Knochenbr¨¹che sowie Gelenkerkrankungen, die die Mobilit?t einschr?nken. Die Forschenden untersuchen, wie sich Gelenke und Gewebe biomechanisch verhalten. Dabei setzen sie moderne Technologien, neuartige Materialien und Computersimulationen ein, um die Diagnose, Pr?vention und Behandlung von Erkrankungen des Bewegungsapparats zu verbessern.
Das Labor f¨¹r Knochenbiomechanik von Ralph M¨¹ller untersucht, wie Knochen aufgebaut sind und wie sie funktionieren. Die Gruppe verkn¨¹pft biologische und ingenieurwissenschaftliche Ans?tze zu biomechanischen Modellen von Knochen auf molekularer, zellul?rer und organischer Ebene. Sie setzt biomechanische Tests, k¨¹nstliche Gewebe, biomedizinische Bildgebung und Computersimulationen ein, um muskuloskelettales Gewebe zu untersuchen. Im Labor im GLC werden modernste Biofabrikations- und Bildgebungsger?te verwendet, um detaillierte Knochenmodelle zu erstellen und deren Entwicklung zu verfolgen. Die Erkenntnisse ebnen den Weg f¨¹r neue Behandlungen der regenerativen Medizin.
Xiao-Hua Qins Gruppe f¨¹r Engineering von Biomaterialien untersucht im Labor f¨¹r Knochenbiomechanik die menschliche Knochenbiologie. Der Knochen ist ein lebendes Organ, das im Laufe eines Lebens st?ndig umgebaut wird. Die Gruppe entwickelt mikrotechnisch hergestellte menschliche In-Vitro-Knochenmodelle, bei denen Knochengewebe mit neuartigen Biomaterialien im Labor nachgebildet wird. Diese Modelle machen es m?glich, die biologischen Gr¨¹nde des Knochenumbaus ausserhalb des K?rpers zu untersuchen. Ihre Erkenntnisse dienen als Grundlage f¨¹r neue therapeutische Ans?tze der regenerativen Medizin.
Das Labor f¨¹r Rehabilitationstechnik von Roger Gassert entwickelt neue Technologien f¨¹r die Rehabilitation von Menschen mit einer neurologischen Erkrankung (z.B. Schlaganfall, Parkinson). Dabei fokussiert sie auf die Wiederherstellung von sensomotorischen Beeintr?chtigungen, die Empfindungen (sensorisch) und die F?higkeit zur Muskelbewegung (motorisch) betreffen. Dabei nutzen die Forschenden Roboter, tragbare Sensortechnik und Neurobildgebung, um Menschen mit neurologischen Verletzungen zu unterst¨¹tzen. Zum Beispiel lernen Betroffene mittels Hand-Exoskelett, ihre Hand wiederzubewegen.
Das Labor f¨¹r sensomotorische Systeme von Robert Riener entwickelt neue Behandlungsans?tze, bei denen Roboter Menschen mit einer neuromuskul?ren Beeintr?chtigung darin unterst¨¹tzen, ihre Bewegungsf?higkeit wiederzuerlangen. Diese Ans?tze der Rehabilitationsrobotik umfassen sowohl individuelle Therapien neurologischer Erkrankungen und Beeintr?chtigungen als auch Ger?te zur Unterst¨¹tzung im Alltag. Zudem befasst sich das Labor mit Techniken zum Studium des Bewegungslernens und Verbesserung der Leistungsf?higkeit im Sport. In den Laborr?umlichkeiten des GLC-Geb?udes testet die Gruppe Exoskelette f¨¹r die Armtherapie, tragbare Exosuits f¨¹r die Bewegungsunterst¨¹tzung, Messvorrichtungen im Klettersport sowie Roboterbetten zur Verbesserung des Schlafs.
Das Labor f¨¹r Labor for Medizinische Mikrosysteme von Simone Sch¨¹rle-Finke entwickelt diagnostische und therapeutische Systeme im Nano- und Mikrobereich. Zum einen entwickeln die Forschenden Instrumente, mit denen sich Krankheitsmechanismen auf zellul?rer Ebene und ?in vitro? untersuchen lassen, also ausserhalb lebender Organismen und in kontrollierten Labor-Umgebungen. Zum anderen entwickeln sie reaktionsf?hige Mikro- und Nanosysteme zur minimalinvasiven Diagnose oder Behandlung von Krankheiten. Das sind winzige technologische Systeme, die sich z.B. zur Fr¨¹herkennung von Krankheiten eignen.
Das Labor f¨¹r Angewandte Mechanobiologie von Viola Vogel nutzt neuste Erkenntnisse aus der molekularen Mechanobiologie f¨¹r medizinische Anwendungen mit einem Fokus auf der regenerativen Medizin. Die Gruppe erforscht, wie die Zellen im K?rper auf physikalische Faktoren wie mechanische Kr?fte und Materialeigenschaften reagieren. Dabei untersucht sie auch, wie diese Kr?fte gesunde und krankhafte Abl?ufe im K?rper ver?ndern. Die Gruppe nutzt mechanobiologische Konzepte zudem, um m?gliche Ursachen von heute unheilbaren, entz¨¹ndungsbedingten degenerativen Erkrankungen oder Krebs zu erkl?ren.
Die Forschungsgruppe f¨¹r Verbraucherverhalten von Michael Siegrist untersucht das Verhalten von Konsumentinnen und Konsumenten. Die Gruppe erforscht die Wahrnehmung, die Akzeptanz und das Verhalten von Verbraucherinnen und Verbrauchern in Bezug auf neue Technologien, Lebensmittel und die Umwelt. Ein Fokus liegt dabei auf Entscheidungen ¨¹ber gesundes und ungesundes Konsumverhalten. Die Einstellung der Verbraucherinnen und Verbraucher zu neuen Lebensmitteltechnologien (z. B. Gentechnik, Nanotechnologie) beeinflusst schliesslich die Verbraucherakzeptanz und die Bedenken der ?ffentlichkeit.
Im Labor f¨¹r Magnetresonanztomographie widmet sich die Gruppe f¨¹r Magnetresonanztechnologie und -methoden von Klaas Pr¨¹ssmann der Verbesserung der magnetischen Resonanz (MRT) f¨¹r die biomedizinische Forschung und ihrer Anwendung im Gesundheitswesen. MRT ist ein bildgebendes Verfahren, das Einblick ins K?rperinnere erm?glicht. Zu den Schwerpunkten geh?ren Hochfeld-MRT, um klarere Bilder zu erzeugen, dynamische MR-Bildgebung, damit Patient:innen bei der Untersuchung nicht so lange still liegen m¨¹ssen, sowie spezielle Sensoren und Software, die MR-Bilder noch genauer machen.
Im Labor f¨¹r Biomedizinische Bildgebung entwickelt die Gruppe f¨¹r Kardiovaskul?re Magnetresonanz von Sebastian Kozerke neue Ans?tze der Bildgebung, um die Diagnose und Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu verbessern. Dazu kombiniert sie bildgebende Verfahren wie Magnetresonanztomographie und Spektroskopie mit Computermodellierung und K¨¹nstlicher Intelligenz. So entwickelt die Gruppe eine Anwendung f¨¹r Niederfeld-MRT, die einfacher und g¨¹nstiger ist und die MRT-Bildgebung f¨¹r Herz-Kreislauf-Patient:innen erschliesst, die bisher kaum Zugang zu dieser Untersuchungsmethode hatten.
Im Labor f¨¹r R?ntgenbildgebung arbeitet die Gruppe von Marco Stampanoni an neuartigen r?ntgenbasierten Instrumenten und Methoden f¨¹r die nicht-?invasive Untersuchung von Proben auf verschiedenen L?ngenskalen, von einzelnen Zellen bis hin zum Menschen. Die Gruppe entwickelt haupts?chlich an modernsten Synchrotronanlagen und ¨¹bertr?gt die neuartigen Technologien auf konventionelle R?ntgenquellen. Im Labor im GLC-Geb?ude erforscht die Gruppe neuartige r?ntgenbasierte radiologische Methoden f¨¹r eine bessere Diagnostik in der klinischen Anwendung.
Die Translational Neuromodeling Unit (TNU) von Klaas Enno Stephan nutzt neuste Sensoren, um die winzigen Magnetfelder zu messen, die bei neuronaler Aktivit?t im Gehirn entstehen. Die Anwendung dieser Sensoren ¨C so genannte optisch gepumpte Magnetometer (OPM) ¨C macht die Messung der Hirnaktivit?t komfortabel, da sich eine Versuchsperson frei bewegen kann. Weiter entwickelt die TNU mathematische Modelle von Hirnfunktionen ¨C sogenannte Computational Assays ¨C, welche die genauere Erkennung psychiatrischer und psychosomatischer Erkrankungen sowie individuelle Behandlungen erm?glichen sollen.
Das Labor f¨¹r Biosensoren und Bioelektronik von Janos V?r?s entwickelt neue elektronische Biosensoren, um Diagnosen direkt an dem Einsatzort, wo sie gebraucht werden, und die Sequenzierung einzelner Proteine zu erm?glichen. Zudem betreibt das Labor Grundlagenforschung im Bereich der Mechanobiologie von Einzelzellen und der Neurowissenschaften. Sie bauen kontrollierte neuronale Netzwerke auf Anordnungen von Mikroelektroden, um zu verstehen, wie das Gehirn Informationen verarbeitet und speichert. Sie nutzen die gewonnenen Erkenntnisse, um menschliche In-vitro-Modelle von Erkrankungen des Nervensystems zu erstellen, so dass sie diese Krankheiten ausserhalb des lebenden Organismus erforschen k?nnen.
Die Digital Trial Intervention Platform (dTIP) ist eine Technologieplattform der ETH Z¨¹rich f¨¹r medizinische Humanforschung. Die Plattform dient dem Ziel, Erkenntnisse aus der Forschung in neue medizinische L?sungen umzusetzen. Die Plattform stellt ETH-Forschenden Infrastruktur und Know-How zur Verf¨¹gung, damit sie neuartige Behandlungsans?tze auf Wirksamkeit, Sicherheit und Anwendung in der Praxis testen k?nnen. Das dTIP-Team unterst¨¹tzt Forschende sowohl bei der Durchf¨¹hrung der klinischen Studien, die strenge wissenschaftliche Standards einhalten m¨¹ssen, als auch bei regulatorischen Fragen zu den Rahmenbedingungen. Der Standort im GLC-Geb?ude verf¨¹gt ¨¹ber zwei hochmoderne R?ume f¨¹r klinische Tests sowie Laborr?ume zur Vor- und Nachbereitung von klinischer Testung. Zu den Dienstleistungen des dTIP geh?ren auch klinisches Projektmanagement, Datenmanagement und ein umfassendes Studienmanagement vor Ort. Den Vorsitz des Steuerungskomitees hat J?rg Goldhahn inne.
Im GLC-Geb?ude befinden sich auch R?ume f¨¹r die gesundheitswissenschaftliche und medizinische Ausbildung: Neben sechs Seminarr?umen ist ein innovatives Lernzentrum eingerichtet:
Das Skills Lab @ETH bietet Medizinstudierenden seit Sommer 2023 einen praxisorientierten Lern- und ?bungsraum. Hier k?nnen sie grundlegende medizinische F?higkeiten erlernen und verbessern. Ein typisches Beispiel ist der Einf¨¹hrungskurs in die Schilddr¨¹sen- und Hals-Sonographie, der die Anwendung der Ultraschalltechnik vermittelt. Weitere Kurse umfassen die ultraschallgesteuerte Venenpunktion, einen N?hkurs sowie das Anlegen peripherer Katheter, um Infusionen im Unterarm oder an der Hand intraven?s zu verabreichen. Bei dem meisten Kursen lernen die Studierenden mit und von fortgeschrittenen Studierenden. Die R?ume des Skills Lab im GLC sind mit modernen Ger?ten wie Liegen f¨¹r Patient:innen, station?ren Ultraschallger?ten, mobilen Butterfly IQ Ultraschallger?ten und weiterem Material ausgestattet. Bei Bedarf steht ein zus?tzlicher Untersuchungsraum zur Verf¨¹gung.